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沈澱法白炭黑的生産工藝流程原理

发布时间:2019-08-22 12:28:52

白炭黑的化学分子式为SiO2nH2O,因其用途与炭黑相似且为白色,故而得名白炭黑。沈澱法白炭黑的生産工藝流程原理: 反应完成液经压滤脱水,洗涤、并通过打浆制得白炭黑料浆,经喷雾干燥得白炭黑成品。

白炭黑的化学分子式为SiO2nH2O,因其用途与炭黑相似且为白色,故而得名白炭黑。白炭黑按生产方法的不同可分为沉淀白炭黑(沉淀水合二氧化硅)和气相法白炭黑(气相二氧化硅),两种産品的生产方法不同,性质及用途也有很大区别。气相法生产主要是使用四氯化硅和空气燃烧所得的二氧化硅,颗粒细,中值粒径可达5微米以下。沉淀法生产是使用硅酸钠里加入硫酸后使二氧化硅沉淀出来。中值粒径大概在7-12微米。气相法白炭黑价格昂贵,不容易吸湿,较多的使用在涂料做消光剂。沉淀法白炭黑价钱便宜,容易吸湿。主要用在橡胶,塑料制品中做填充,补强剂。以下介绍的産品是用硫酸沉淀法生产的,也即沉淀法白炭黑,以下所涉及的白炭黑均为沉淀法白炭黑。

一、沈澱法白炭黑的生産原理

水玻璃和硫酸反應生成水合矽酸Na2O·mSiO2+H2SO4+nH2o-→Na2SO4+mSiO2·(n+1)H2O↓

(反應過程需加熱)。反應完成液經壓濾脫水,洗滌、並通過打漿制得白炭黑料漿,經噴霧幹燥得白炭黑成品。

二、沈澱法白炭黑的主要用途

白炭黑産品自20世纪40年代工业化生产以来,广泛应用于于橡胶制品中作补强剂,此外还可用于医药行业、农药、油墨、油漆、涂料、牙膏、纸张、食品、饲料、化妆品、蓄电池等各种行业。现白灰黑适用的主要应用行业作简要介绍:

1、輪胎行業

在輪胎胎面膠中用白炭黑,特別是高分散性沈澱法白炭黑與偶聯劑並用可同時提高輪胎壽命(改善耐磨性)和安全性(改善抗濕滑性),降低燃油消耗(降低滾動阻力)。此外,沈澱法白炭黑用于輪胎胎體和帶束層中,可改善膠料與鋼絲簾線的粘合力;在輪胎胎側膠中用白炭黑部分代替炭黑可大幅度提高膠料的耐久性能,改善耐屈撓和抗沖擊性。

2、膠鞋及其它橡膠制品

(1)白炭黑白度高、粒子細,使用白炭黑制得的硫化膠透明度高,而且可提高膠料的綜合物理性能。因此,白炭黑作爲主要的補強填充劑廣泛應用于膠鞋生産中,尤其是在透明及半透明鞋底膠料中。

(2)在胶带的生产中,为提高其耐磨性能,大量增加白炭黑,同时,白炭黑表面的硅烷醇起着改善胶料与织物湿润程度的作用,有利于胶料的扩散和渗透。 除上述制品外,白炭黑还被用于胶辊、胶管、橡板、电线电缆及家用电器、文体用品中的橡胶部件上等。

3、矽橡膠

矽橡膠的應用是隨白炭黑的出現開始的。矽橡膠具有很高的耐熱性和優異耐寒性,耐臭氧性,耐老化和耐大氣老化性,同時具有優良電絕緣性。由于矽橡膠上述的特性,在航空航天、電子工業等行業均有廣泛應用。氣相白炭黑價格高,用價格相對低廉的沈澱白炭黑代替氣相法白炭黑,可用于低檔矽橡膠的生産。

4、醫藥行業

白炭黑具有生理惰性,高吸收性、分散性和增稠性,在藥物制劑中得到廣泛的應用,例如:准生素E粉現大量使用白炭黑作載體。

5、農藥行業

白炭黑在農藥行業中主要作用是作載體,提高流動性並防止結塊,目前,白炭黑主要應用于各類可濕性粉劑。

6、在油墨中的應用

白炭黑在油墨中主要起增稠作用,用于控制印刷油墨的流量。還用于控制打印機油墨的流量,使它不能任意流動或流挂,以獲得清晰的打印。

三、白炭黑各項指標在應用中的意義

1、比表面积 白炭黑补强作用的大小,主要取决于它的比表面一般随比表面积增大,橡胶制品的各项强度指标均增大,但回弹性降低,撕裂强度降低,且不耐磨,混炼时分散困难,生热高,胶料门尼粘度大,易焦烧,因此,不同配方,不同用途,要求比表面积也不一样,比表面积对硫化橡胶物理机械性能的影响不是始终如一的。

2、吸油值 吸油值大小体现的是结构度的高低,吸油值大,结构度小,硫化胶的 伸强度一般较大,抗张强度和硬度较大,特别是耐磨耗较小,但伸长率较低。

3、900℃灼烧减量 体现的是表面羟基。表面羟基过多时,易造成橡胶复合材料的结构化,使材料变脆。影响加工性能,并且硫化胶易掉块,且表面羟基对硫化促进剂有强烈的吸附作用,延长硫化时间。

4、105℃加热减量 反映粒子空隙中自由水的多少,过少时,胶料结构化程度高炼胶变得困难,若加热减量为零,则白炭黑毫无用处,一般控制在6%左右较合适。

5、PH值 一般在7左右,PH值升高(酸性减小),胶料硫化速度加快。

6、可溶性盐 含量越少越好,但想大幅降低可溶性盐含量,会使成产成本大幅提高。

縱觀世界情況,矽化合物的新品種近些年來增加並不多,而對于無機矽化合物用途的開發則較爲重視。從目前趨勢看,白炭黑將會大量進入到輕工、食品、醫藥、建築、電子、冶金、機械工業等許多領域,一定大有發展前途。

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